令和2年(2020年) 電験三種 理論 問3
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そちらも見て下さい。
問3
平等な磁束密度$B_0$［T］のもとで，一辺の長さが$h$［m］の正方形ループABCDに直流電流$I$［A］が流れている。$B_0$の向きは辺ABと平行である。$B_0$がループに及ぼす電磁力として，正しいものを次の（1）～（5）のうちから一つ選べ。
（1）大きさ$2IhB_0$［N］の力
（2）大きさ$4IhB_0$［N］の力
（3）大きさ$Ih^2B_0$［N・m］の偶力のモーメント
（4）大きさ$2Ih^2B_0$［N・m］の偶力のモーメント
（5）力も偶力のモーメントも働かない
答え (3)
問題の図を書き直すとこのような回路になります。
このとき、磁界に対する角度は0°なので、
コイルに働く力は$F=BlI$[N]、トルクは$T=BlId$[N・m]
ここで、$h=d$、$h=l$、$B=B_0$より、トルクは$T=Ih^2B_0$[N・m]
(1)と迷いそうですが、力の働く場所が異なるため、回転力にはなりますが、合成した力が$2F$にはなりません。同じ大きさの場合は合成できません。
(3)の大きさ$Ih^2B_0$［N・m］の偶力のモーメント（トルク）
が答えとなります。
偶力のモーメントは、逆向きの同じ大きさが等しい2つの力のことです。
これは、高校物理の力学の剛体の問題です。
